一级直齿圆柱齿轮减速器机械基础课程设计.doc

机械基础课程设计 一级直齿圆柱齿轮减速器一级直齿圆柱齿轮减速器机械基础课程设计设计任务书1、题目设计用于带式输送机的机械传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器。2、参考方案（1）v带传动和一级闭式齿轮传动（2）一级闭式齿轮传动和链传动（3）两级齿轮传动3、原始数据4、其他原始条件输送带工作拉力f/n输送带工作速度v/ms-1卷筒直径d/mm32001.7400（1）工作情况：两班制，输送机连续单向运转，载荷较平稳。（2）使用期限：5年。（3）动力来源：三相交流（220v/380v）电源。（4）允许误差：允许输送带速度误差。5、设计任务（1）设计图。一级直齿（或斜齿）圆柱齿轮减速器装配图一张，要求有主、俯、侧三个视图，图幅a1，比例1：1（当齿轮副的啮合中心距时）或1：1.5（当齿轮副的啮合中心距时）。（2）设计计算说明书一份（16开论文纸，约20页，8000字）。目录一 传动装置的总体设计.3二 传动零件的设计.7三 齿轮传动的设计计算.9四 轴的计算. 11五、箱体尺寸及附件的设计.24六 装配图 .28设计内容：一、 传动装置的总体设计1、 确定传动方案本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为v带传动和一级闭式齿轮传动，其传动装置见下图。2，选择电动机（1） 选择电动机的类型按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380v，y系列。（2） 选择电动机的额定功率 带式输送机的性能参数选用表1的第 6组数据，即：输送带工作拉力f/n输送带工作速度v/ms-1卷筒直径d/mm32001.7400表一工作机所需功率为： 从电动机到工作机的传动总效率为：其中、分别为v带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和滚筒的效率，查取机械基础p459的附录3 选取=0.95 、=0.97（8级精度）、=0.99（球轴承）、=0.995、=0.96故 电动机所需功率为 又因为电动机的额定功（3） 确定电动机的转速 传动滚筒轴工作转速： 查机械基础p459附录3， v带常用传动比为i1=24，圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为i2=35（8级精度）。根据传动装置的总传动比i与各级传动比i1、i2、in之间的关系是i=i1i2in，可知总传动比合理范围为i=620。又 因为 ，故 电动机的转速可选择范围相应为符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。（4） 确定电动机的型号选上述不同转速的电动机进行比较，查机械基础p499附录50及相关资料得电动机数据和计算出总的传动比，列于下表：方案电机型号额定功率kw电机转速r/min电机质量kg总传动比同步转速满载转速1y16026.3750720388.872y160m1-26.310009606311.823y132m1-26.3150014407917.72表二为降低电动机重量，结合现在单价。选取同步转速为960r/min的y系列电动机，型号为y160m1-2。2、 传动装置的总传动比的计算和分配（1） 总传动比 （2） 分配各级传动比各级传动比与总传动比的关系为i=i1i2。根据v带的传动比范围i1=2 4 ，初选i12.96，则单级圆柱齿轮减速器的传动比为4，符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2=35（8级精度），且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中，应使带传动比小于齿轮传动比，即i带 ddmin.（ 查表6-2选=375mm 误差验算传动比： 误差 符合要求 带速 满足5m/sv2530m/s的要求，故验算带速合适。（4）确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角由式可得0.7（130+375）2（130+375）即353.5mm1010mm，选取=700mm 所以有： 表6-3查得ld2240mm由：实际中心距 ：a=726mm验算小带轮包角： 所以小带轮包角（5） 确定带的根数z由：根据： 查表6-5用线性插值法得=1.64kw，由表6-6查得功率增量为=0.30kw，由表6-3查得带长度修正系数 由表6-7查得包角系数=1 由表6-7查得包角系数=0.95所以：=4.88圆整得：z=5（6）求单根v带的初拉力及带轮带上大的压力由表6-1得b型普通v带每米质量q=0.17三 齿轮传动的设计计算（1） 选择齿轮的材料精度等级，热处理方法，齿面硬度及表面粗糙度机器为一般工作机器，速度不高。小齿轮选用45钢，硬度为220-250hbs 大齿轮选用45钢正火 硬度为170-210hbs 因为普通减速器，由表7-7选择8级精度，要齿面粗度3.2-6.3（2） 按齿面接触度疲劳度计算 转矩 查表7-10取k=1.1 查表 7-11取 ze=189.8mpa 取小齿轮的齿数z=25 则大齿轮齿数z=100 因单级齿轮传动为对称布置。而齿轮故表7-14选取 由图7-25查得6hlim1=580mpa 6hlin2=380mpa 由图7-24查得sh=1由式得 （3）初步计算小齿轮的分度直径由表7-2得m=3 （3） 齿轮根弯曲疲劳强度 由式7-21求出6f 如6f则合格 由表7-12得 由表7-13得 由表7-26查得 由表7-9得sf=1.3 由表7-23查得 由式7-26得 故 可知： 验算齿轮的圆周速度： 由7-7表知选8级精度是合适的四，轴的设计（1） 高速轴的设计 选择轴的材料和热处理采用45钢，并经调质处理，查机械基础p369表161，得其许用弯曲应力，。 初步计算轴的直径 由前计算可知：p1=2.09kw,n1=466.798r/min 其中，a取112。 考虑到有一个键槽，将该轴径加大5%，则 查机械基础p458附录1，取d=25mm 轴的结构设计高速轴初步确定采用齿轮轴，即将齿轮与轴制为一体。根据轴上零件的安装和固定要求，初步确定轴的结构。设有7个轴段。1段：该段是小齿轮的左轴端与带轮连接，该轴段直径为25mm，查机械基础p475附录23，取该轴伸l160mm。 2段： 参考机械基础p373，取轴肩高度h为1.5mm，则d2=d1+2h=28mm。 此轴段一部分用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。3段：此段装轴承，取轴肩高度h为1mm，则d3=d2+2h=30mm。选用深沟球轴承。查机械基础p476附录24，此处选用的轴承代号为6306，其内径为30mm，宽度为19 mm。为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小12mm。取此段长l3=17mm。4段与6段：为了使齿轮与轴承不发生相互冲撞以及加工方便，齿轮与轴承之间要有一定距离，取轴肩高度为2mm，则d4=d6=d3+2h=33mm，长度取5mm，则l4= l65mm。5段：此段为齿轮轴段。由小齿轮分度圆直径d=60mm可知，d6=60mm。因为小齿轮的宽度为70mm，则l5=70mm。7段：此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即d7=30mm，l717mm。由上可算出，两轴承的跨度lmm 高速轴的轴段示意图如下： 按弯矩复合强度计算a、圆周力：b、径向力： ）绘制轴受力简图）绘制垂直面弯矩图轴承支反力： 由两边对称，知截面c的弯矩也对称。截面c在垂直面弯矩为如图）绘制水平面弯矩图）绘制合弯矩图）绘制扭转图转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=0.6，）绘制当量弯矩图 截面c处的当量弯矩：)校核危险截面c的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的c处，w0.1d43所以 轴强度足够。（2）低速轴的设计 选择轴的材料和热处理采用45钢，并经调质处理，查机械基础p369表161，得其许用弯曲应力，。 初步计算轴的直径由前计算可知：p2=2.007kw,n2=116.700r/min计算轴径公式：即：其中，a取106。 考虑到有一个键槽，将该轴径加大5%，则 查机械基础p458附录1，取d=30mm 轴的结构设计根据轴上零件得安装和固定要求，并考虑配合高速轴的结构，初步确定低速轴的结构。设有6个轴段。1段： 此段装联轴器。装联轴器处选用最小直径d1=32mm，根据机械基础p482附录32，选用弹性套柱销联轴器，其轴孔直径为32mm，轴孔长度为60mm。根据联轴器的轴孔长度，又由机械基础p475附录23，取轴伸段（即段）长度l158mm。2段：查机械基础p373，取轴肩高度h为1.5mm，则d2=d1+2h=mm此轴段一部分长度用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。3段：取轴肩高度h为2.5mm，则d3=d2+2h=35+2mm。此段装轴承与套筒。选用深沟球轴承。查机械基础p476附录24，此处选用的轴承代号为6208，其内径为40mm，宽度为18mm。为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小12mm。取套筒长度为10mm，则此段长l3=（18-2）+10+2=28mm。4段：此段装齿轮，取轴肩高度h为2.5mm，则d4=d3+2h=mm。因为大齿轮的宽度为60mm，则l4=60-2=58mm5段：取轴肩高度h为2.5mm，则d5=d4+2h=50mm，长度与右面的套筒相同，即l5=10mm。6段：此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即d6=40mm，l617mm。由上可算出，两轴承的跨度l。 低速轴的轴段示意图如下： 按弯矩复合强度计算a、圆周力：b、径向力：）求支反力fax、fby、faz、fbz)由两边对称，知截面c的弯矩也对称。截面c在垂直面弯矩为受力图：）截面c在水平面上弯矩为：）合成弯矩为：）转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=0.6，截面c处的当量弯矩：)校核危险截面c的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的c处，w0.1d43所以轴强度足够。（3）确定滚动轴承的润滑和密封由于轴承周向速度为1m/s (a-b)=35-23=12mm；低速轴：l2(a-b)=45-38=7mm由前设定高速轴的l=60mm，低速轴的可知，满足要求。 ( 8 ) 确定轴的轴向尺寸 高速轴（单位：mm）：各轴段直径d1d2d3d4d5d6d725283033603325各轴段长度l1l2l3l4l5l6l7606017570517低速轴（单位：mm）：各轴段直径d1d2d3d4d5d6323540455040各轴段长度l1l2l3l4l5l6586028581017 4、滚动轴承的选择与校核计算根据机械基础p437推荐的轴承寿命最好与减速器寿命相同，取10年，一年按300天计算， t h=(300108)=24000h（1）高速轴承的校核选用的轴承是6306深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为 由机械基础p407表186查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因为fa1=0n，fr1= 518.8n，则 查机械基础p407表185得，x= 1，y= 0 。 查机械基础p406表18-3得：ft=1 ，查机械基础p405得：深沟球轴承的寿命指数为3 ，cr= 20.8kn；则 所以预期寿命足够，轴承符合要求。（2）低速轴承的校核选用6208型深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为由机械基础p407表186查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因为fa2=0n，fr2=492n，则 查机械基础p407表185得，x=1 ，y=0 。查机械基础p406表18-3得：ft=1 ，查机械基础p405得：深沟球轴承的寿命指数为3 ，cr=22.8kn；则所以预期寿命足够,轴承符合要求。5、键联接的选择及其校核计算（1）选择键的类型和规格 轴上零件的周向固定选用a形普通平键，联轴器选用b形普通平键。 高速轴（参考机械基础p471、附录17，袖珍机械设计师手册p835、表15-12a）：根据带轮与轴连接处的轴径25mm，轴长为60mm，查得键的截面尺寸b8mm ，h7mm 根据轮毂宽取键长l40mm 高速齿轮是与轴共同制造，属于齿轮轴。 低速轴：根据安装齿轮处轴径，查得键的截面尺寸，根据轮毂宽取键长。根据安装联轴器处轴径，查得键的截面尺寸，取键长l=50mm。根据轮毂宽取键长l72mm（长度比轮毂的长度小10mm）（2）校核键的强度 高速轴轴端处的键的校核：键上所受作用力： ）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度 键联接的挤压强度足够。 低速轴两键的校核a、 低速轴装齿轮轴段的键的校核：键上所受作用力：）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度 键联接的挤压强度足够。b、低速轴轴端处的键的校核：键上所受作用力 ：）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度 键联接的挤压强度足够。6、联轴器的扭矩校核低速轴：选用弹性套柱销联轴器，查机械基础p484附录33，得许用转速n3800r/min则 n2116.7r/minn所以符合要求。7、减速器基本结构的设计与选择（1）齿轮的结构设计 小齿轮：根据机械基础p335及前面设计的齿轮尺寸，可知小齿轮齿根圆直径为52.5mm，根据轴选择键的尺寸h为7 ，则可以算出齿根圆与轴孔键槽底部的距离x=mm，而2.5，则有x2.5，因此应采用齿轮轴结构。（2）滚动轴承的组合设计 高速轴的跨距ll1+l2+l3+l4+l5=60+60+17+5+70+5+17=234mm，采用分固式结构进行轴系的轴向固定。 低速轴的跨距ll1+l2+l3+l4+l5=58+60+28+58+10+17=231mm，采用分固式结构进行轴系的轴向固定。（3）滚动轴承的配合高速轴的轴公差带选用j 6 ，孔公差带选用h 7 ；低速轴的轴公差带选用k 6 ，孔公差带选用h 7 。高速轴：轴颈圆柱度公差/ p 6 = 2.5，外壳孔/ p 6 = 4.0； 端面圆跳动轴肩/ p 6 = 6，外壳孔/ p 6 = 10。低速轴：轴颈圆柱度公差/ p 6 = 4.0，外壳孔/ p 6 = 6； 端面圆跳动轴肩/ p 6 = 10，外壳孔/ p 6 = 15。轴配合面ra选用it6磨0.8，端面选用it6磨3.2；外壳配合面ra选用it7车3.2，端面选用it7车6.3。（4）滚动轴承的拆卸安装时，用手锤敲击装配套筒安装；为了方便拆卸，轴肩处露出足够的高度h，还要留有足够的轴向空间l，以便放置拆卸器的钩头。（5）轴承盖的选择与尺寸计算轴承盖的选择：选用凸缘式轴承盖，用灰铸铁ht150制造，用螺钉固定在箱体上。其中，轴伸端使用透盖，非轴伸端使用闷盖。尺寸计算 ）轴伸端处的轴承盖（透盖）尺寸计算 a、高速轴：选用的轴承是6306深沟型球轴承，其外径d72mm，采用的轴承盖结构为凸缘式轴承盖中a图结构。查机械基础p423计算公式可得：螺钉直径d38，螺钉数 n4 b、低速轴：选用的轴承是6208型深沟型球轴承，其外径d80mm。尺寸为：螺钉直径8，螺钉数4 图示如下：）非轴段处的轴承盖（闷盖）尺寸计算：高速轴与低速轴的闷盖尺寸分别与它们的透盖尺寸相同。（6）润滑与密封 齿轮的润滑采用浸油润滑，浸油深度为一个齿高，但不小于10mm。 滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为1m/s 2m/s，所以选用轴承内充填油脂来润滑。 润滑油的选择齿轮选用普通工业齿轮润滑油，轴承选用钙基润滑脂。 密封方法的选取箱内密封采用挡油盘。箱外密封选用凸缘式轴承盖，在非轴伸端采用闷盖，在轴伸端采用透盖，两者均采用垫片加以密封；此外，对于透盖还需要在轴伸处设置毡圈加以密封。五、箱体尺寸及附件的设计1、箱体尺寸采用ht250铸造而成，其主要结构和尺寸如下：中心距a=151.5mm，取整160mm 总长度l：总宽度b： 总高度h： 箱座壁厚：，未满足要求，直接取8 mm箱盖壁厚：，未满足要求，直接取8mm 箱座凸缘厚度b： =1.5*8=12 mm箱盖凸缘厚度b1： =1.5*8=12mm箱座底凸缘厚度b2：=2.5*8=20 mm箱座肋厚m：=0.85*8=6.8 mm箱盖肋厚m1：=0.85*8=6.8mm扳手空间： c118mm，c216mm轴承座端面外径d2：高速轴上的轴承： 低速轴上的轴承： 轴承旁螺栓间距s：高速轴上的轴承： 低速轴上的轴承： 轴承旁凸台半径r1： 箱体外壁至轴承座端面距离： 地脚螺钉直径： 地脚螺钉数量n：因为a=160mm250mm，所以n=4 轴承旁螺栓直径： 凸缘联接螺栓直径： ,取10mm凸缘联接螺栓间距l：， 取l100mm轴承盖螺钉直径与数量n：高速轴上的轴承：d3=6, n4 低速轴上的轴承： d3=8，n4检查孔盖螺钉直径：,取d46mm检查孔盖螺钉数量n：因为a=160mm3050 ，取 40mm 箱体内壁至箱底距离： 20mm减速器中心高h： ，取h185mm。箱盖外壁圆弧直径r： 箱体内壁至轴承座孔外端面距离l1： 箱体内壁轴向距离l2： 两侧轴承座孔外端面间距离l3： 2、附件的设计（1）检查孔和